作者：廣州華南理工大學自動控制工程系（５１０６４１） 金傳偉 毛宗源 來源：《電子技術應用》 變頻調速技術在水泵控制系統(tǒng)中的應用 摘要：介紹了水泵變頻調速控制系統(tǒng)的節(jié)能原理、系統(tǒng)結構及節(jié)能效果。系統(tǒng)運行結果表明：水泵采用變頻調速控制，節(jié)能效果顯著，具有明顯的經濟效益和社會效益。 關鍵詞：變頻器 水泵 節(jié)能 調速技術 變頻調速（ｖａｒｉａｂｌｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?節(jié)能技術是一項集現代先進電力電子技術和計算機技術于一體的高效節(jié)能技術。自８０年代世界各國將其投入工業(yè)應用以來，它顯示出了強勁的競爭力，其應用領域也在迅速擴展?，F在凡是可變轉速的拖動電機，只要采用該項技術就能取得非常顯著的節(jié)能效果。國家科委十分重視這一技術的推廣工作，已在１９９５年將其列入國家級重點推廣的科技成果項目。 隨著我國工業(yè)生產的迅速發(fā)展，電力工業(yè)雖然有了長足進步，但能源的浪費卻是相當驚人的。據有關資料報導，我國風機、水泵、空氣壓縮機總量約４２００萬臺，裝機容量約１．１億千瓦。但系統(tǒng)實際運行效率僅為３０～４０％，其損耗電能占總發(fā)電量的３８％以上。這是由于許多風機、水泵的拖動電機處于恒速運轉狀態(tài)，而生產中的風、水流量要求處于變工況運行；還有許多企業(yè)在進行系統(tǒng)設計時，容量選擇得較大，系統(tǒng)匹配不合理，往往是“大馬拉小車”，造成大量的能源浪費。因此，搞好風機、水泵的節(jié)能工作，對國民經濟的發(fā)展具有重要意義。 １ 水泵調速運行的節(jié)能原理 圖１為水泵調速時的全揚程特性（ｈ－ｑ）曲線。用閥門控制時，當流量要求從ｑ減小到ｑ１，必須關小閥門。這時閥門的磨擦阻力變大，阻力曲線從ｒ移到ｒ′，揚程則從ｈ０上升到ｈ１，運行工況點從ａ點移到ｂ點。 用調速控制時，當流量要求從ｑ減小到ｑ１，由于阻力曲線ｒ不變，泵的特性取決于轉速。如果把速度從ｎ１００降到ｎ８０，運行工況點則從ａ點移到ｃ點，揚程從ｈ０下降到ｈ２。 根據離心泵的特性曲線公式： ｐ＝ｑｈｒ／１０２η?（１）? 式中：ｐ——水泵使用工況軸功率（ｋｗ）；? ｑ——使用工況點的水壓或流量（ｍ３／ｓ）； ｈ——使用工況點的揚程（ｍ）； ｒ——輸出介質單位體積重量（ｋｇ／ｍ３）； η——使用工況點的泵效率（％）。 可求出運行在ｂ點泵的軸功率和ｃ點泵的軸功率分別為： ｐｂ＝ｑ１ｈ１ｒ／１０２η ?（２）? ｐｃ＝ｑ１ｈ２ｒ／１０２η ?（３）? 兩者之差為： δρ＝ｐｂ－ｐｃ＝ｑ１（ｈ１－ｈ２）ｒ／１０２η?（４） ? 也就是說，用閥門控制流量時，有δｐ功率被損耗浪費掉了，且隨著閥門不斷關小，這個損耗還要增加。而用轉速控制時，根據流量ｑ、揚程ｈ、功率ｐ和轉速ｎ之間的關系，有： q2 / q1=n2 / n1 ? h2 / h1=(n2 /n1 )2 (5) p2 / p1=( n2 / n1 )3